DE912832C

DE912832C - Kondensatorschalter zum Unterbrechen von Gleichstrom- Hochspannungsleitungen unter Last

Info

Publication number: DE912832C
Application number: DES3019D
Authority: DE
Inventors: Karl Baudisch; Dr-Ing Erich Rolf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-09-27
Filing date: 1939-09-28
Publication date: 1954-06-03

Description

Nach dem bisherigen Stand der Schaltertechnik ist es nicht möglich, einen Schalter zu bauen, der imstande wäre, die Übertragungsleitung einer mit hochgespanntem Gleichstrom arbeitenden Kraft-Übertragung gleichstromseitig unter Last abzuschalten. Man hat aus dieser Erwägung heraus bereits vorgeschlagen, die Abschaltung solcher Anlagen dadurch vorzunehmen, daß die speisende Drehstromzuleitung unterbrochen bzw. der speisende Gleichrichter gesperrt wird. Dieses Verfahren ist jedoch praktisch nur dann anwendbar, wenn es sich um eine unverzweigte Leitungsanlage handelt. Besitzt dagegen die Gleichstromleitung Abzweige, so ist zu wünschen, daß einzelne Abzweige abgeschaltet werden können, ohne daß dazu das ganze Übertragungsnetz spannungslos gemacht werden muß, wie es beim Abschalten auf der speisenden Drehstromseite der Fall wäre.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung zu entwickeln, die es gestattet, Leitungszweige von Gleichstrom-Hochspannungskraftübertragungen unter Last, d. h. ohne vorherige Wegnahme der Gleichspannung, abzuschalten. Die Erfindung benutzt hierzu einen Kondensator als eigentliches Schaltelement, und zwar besteht die Anordnung darin, daß parallel zu einem Trennschalter eine Dampfentladungsstrecke und eine Reihenschaltung eines steuerbaren Ventils mit dem aufgeladenen Kondensator liegen, wobei durch öffnen des Trennschalters der Strom zonächst

auf die Dampfentladungsstrecke und dann durch die bei Zündung des steuerbaren Ventils einsetzende Kondensatorenladung auf den Kondensator übergeht, dessen Belegungen nach Erlöschen des Stromes in bezug auf die übrige Schaltung vertauscht werden. Obwohl sich der Kondensator nach Erlöschen des Stromes wieder bis auf die volle Spannung der abzuschaltenden Leitung aufgeladen hat, ist es doch zweckmäßig, eine besondere Ladestromquelle

ίο für ihn vorzusehen, um die entstehenden Ladungsverluste zu decken. Diese Ladestromquelle muß dann jedoch unmittelbar vor der beabsichtigten Einleitung des Schaltvorganges von dem Kondensator abgeschaltet werden, da sie sonst ein völliges Verschwinden des Stromes in dem dem Kondensator vorgeschalteten Ventil verhindert und einen ständigen Reststrom über das Gleichstromnetz aufrechterhält.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Drehstromnetz 1 speist über einen Gleichrichter 2 nach entsprechender Herauftransformierung der Drehspannung die Gleichstrom-Hochspannungsleitung 3. An diese ist über den Wechselrichter 4 zunächst das Drehstromnetz 5 angeschlossen. Andererseits wird aber auch das Drehstromnetz 8 von der Leitung 3 mit Energie versorgt, und zwar über die Abzweigleitung 6 und den Wechselrichter 7.

In der Stichleitung 6 ist nun eine Schalteinrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen. Sie besteht zunächst aus dem in dem Leitungszug liegenden Trennschalter 9, dem eine Gas- oder Dampfentladungsstrecke 10 parallel geschaltet ist. Ein zweiter Stromkreis, der dem Trennschalter 9 ebenfalls parallel geschaltet ist, besteht im wesentlichen aus dem Kondensator 12, dem Strombegrenzungswiderstand 13 und der steuerbaren Entladungsstrecke 11, die ebenfalls eine Dampffüllung besitzen möge. Die Verbindung des Kondensators mit dem übrigen Stromkreis ist keine unmittelbare, sondern es ist noch der zweipolige Umschalter 16 dazwischengeschaltet, an dessen bewegliche Kontaktarme e und e' die beiden Belegungen des Kondensators angeschlossen sind. Dieser Umschalter dient einerseits zum Vertauschen der Kondensatoranschlüsse und andererseits zum Anschalten des Kondensators an die Ladestromquelle, die ihrerseits aus dem Transformator 14 und dem Gleichrichter 15 besteht. In der gezeichneten Stellung des Umschalters ist angenommen, daß die rechte Belegung des Kondensators 12 positiv und die linke entsprechend negativ aufgeladen ist und daß gerade eine Schaltung durchgeführt werden soll. Die Umschaltkontakte e und e' liegen zu diesem Zweck auf den festen Kontakten b und V, so daß der Kondensator in den Stromkreis der Entladungsstrecke 11 eingeschaltet ist. Kurz vorher befand sich noch der Umschalter auf der Stellung α bzw. a', in der der Kondensator mit der genannten Polarität aufgeladen wurde.

Wird nun der bisher geschlossene Trennschalter 9 geöffnet, so geht die Stromführung von ihm zunächst auf die Entladungsstrecke 10 über.

Danach wird die Gitterspannung der Entladungsstrecke 10 negath" gemacht. Nunmehr wird die Entladungsstrecke 11 gezündet, und der Kondensator entlädt sich über die Entladungsstrecke 11 und die Entladungsstrecke 10, wobei er die letztere zum Erlöschen bringt, da ja der Entladestrom dem ursprünglichen Strom und der Durchlaßrichtung dieser Entladungsstrecke entgegengesetzt gerichtet ist. Die Stromführung geht jetzt also auf den Kondensatorkreis über, und der Strom der Hochspannungsleitung fließt über diesen Kreis so lange weiter, bis der Kondensator mit der entgegengesetzten Polarität auf etwa die volle Spannung des Gleichstromnetzes aufgeladen ist. In diesem Augenblick erreicht der Strom den Wert Null, die Entladungsstrecke 11 erlischt und kann nicht wieder zünden. Der Schaltvorgang ist beendet.

Im Anschluß hieran wird nun der Kondensator durch Umlegen des Umschalters 16 auf die Kontakte c und c mit der Polarität, die er jetzt besitzt, an die Ladespannungsquelle 14, 15 angeschaltet, die ihn auch weiterhin in vollem Ladezustand erhält. Erst wenn die nächste Abschaltung der Gleichstromleitung erfolgen soll, wird der Umschalter 16 auf die Kontakte d und d' umgelegt und so der Entladekreis des Kondensators vorbereitet. Das Wiedereinschalten der Leitung kann durch Freigabe der Entladungsstrecke 10 und nachfolgendes Einlegen des Trennschalters 9 geschehen.

Die beschriebene Anordnung, die hier zu einem Trennschalter parallel liegt, kann auch dem Wechselrichter am Ende der Übertragungsleitung parallel geschaltet werden. Die beiden Pole des Trennschalters werden dann noch ersetzt durch die gemeinsame Kathodenleitung der Wechselrichtergefäße und den Nullpunkt des Wechselrichtertransformators. In dieser Schaltung kann die An-Ordnung dazu verwendet werden, um den Wechselrichter nach einer Durchzündung (Versagen der Stromwendung) von dem nachfolgenden Kurzschlußgleichstrom zu entlasten, wodurch ohne Fortnahme der Gleichspannung eine Zerstörung der zuletzt brennenden Anode verhindert und eine Wiedereinschaltung des Wechselrichters nach kurzer Ruhezeit einfach durch erneute Freigabe der Gitter ermöglicht werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Kondensatorschalters nach der Erfindung zeigt Fig. 2. In dieser Figur sind gleichartige Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Der Unterschied gegenüber Fig. 1 liegt im wesentlichen darin, daß die Ladestromquelle, die durch den Transformator 20 gebildet wird, ständig dem Entladekreis des Kondensators, welcher die Entladungsstrecken 10 und 11 umfaßt, parallel geschaltet bleibt. Zur Abschaltung der Ladestromquelle dient ein dem Transformator 20 vorgeschaltetes Hochvakuumrohr 18, das gleichzeitig auch die Gleichrichtung des Ladestromes bewirkt. 19 ist ein Strombegrenzungswiderstand im Ladekreis. Der Umschalter 17, an den der Kondensator 12 angeschaltet ist, besitzt nur zwei Stellungen e, e' bzw. f, f, und zwar ist der Kondensator in beiden Stellungen des Umschalters

sowohl mit dem Ladestromkreis als auch dem Entladekreis verbunden, nur daß beide Male seine Belegungen vertauscht sind. Das Gitter des Hochvakuumrohres 18 ist an eine Steuereinrichtung 22 angeschlossen, die von einem Hilfskontakt des Trennschalters 9 aus betätigt wird und die außerdem die Gitterspannungen für die Entladungsgefäße 10 und 11 liefert. Sobald der Trennschalter 9 geöffnet wird, bekommt die Steuereinrichtung 22

ίο einen Impuls, der sie veranlaßt, zunächst dem Entladungsgefäß 10 einen Zündimpuls zuzuführen und gleichzeitig das Hochvakuumrohr 18 zu sperren. Unmittelbar nachdem dies geschehen ist, führt die Steuereinrichtung 22 dem Entladungsgefäß 11 einen Zündimpuls zu und legt das Gitter der Entladungsstrecke 10 wieder an ein negatives Sperrpotential. Nach Erlöschen der Entladungsstrecken 10 und 11 wird der Umschalter 17 in die entgegengesetzte Stellung gelegt, und die Einrichtung ist zur Wieder-

ao einschaltung bereit.

Claims

Patentansprüche:

i. Kondensatorschalter zum Unterbrechen von Gleichstrom-Hochspannungsleitungen unter Last, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Trennschalter eine Dampfentladungsstrecke und eine Reihenschaltung eines steuerbaren Ventils mit einem aufgeladenen Kondensator liegen, wobei durch öffnen des Trennschalters der Strom zunächst auf die Dampfentladungsstrecke und dann durch die bei Zündung des steuerbaren Ventils einsetzende Kondensatorentladung auf den Kondensator übergeht, dessen Belegungen nach Erlöschen des Stromes in bezug auf die übrige Schaltung vertauscht werden.
2. Kondensatorschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromquelle für den Kondensator vor Einleitung des Schalt-Vorganges von dem Kondensator getrennt wird.
3. Kondensatorschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator an die beweglichen Kontakte eines zweipoligen Umschalters angeschlossen ist, der in vier Stellungen abwechselnd auf Ladung und Entladung derart umschaltet, daß in zwei benachbarten Stellungen die Kondensatoranschlüsse gegenüber den beiden anderen Stellungen vertauscht sind.
4. Kondensatorschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromquelle dem Entladekreis des Kondensators ständig über ein Hochvakuumrohr parallel geschaltet ist, welches beim öffnen des Trennschalters gesperrt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 9506 5.54